Esame e Interpretazione di Certificati di Taratura SIT e EA Propagazione delle Incertezze

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1 Esame e Interpretazione di Certificati di Taratura SIT e EA Propagazione delle Incertezze PROPAGAZIONE INCERTEZZE 1di 22

2 INDICE 1. Introduzione 2. Caratteristiche Campioni I^ linea Aziendali 3. Taratura Campioni 1^ linea Aziendali 4. Utilizzo Campioni 1^ linea Aziendali 5. Mezzi di confronto 6. Incertezza di Trasferimento 7. Formula di Calcolo Incertezza Trasferimento 8. Esempi di Calcolo Incertezza Trasferimento 9. Esempio di Calcolo con Certificato DKD 10. Esempio di Calcolo con Certificato SIT 11. Considerazioni Finali PROPAGAZIONE INCERTEZZE 2di 22

3 1. Introduzione Lo scopo di questa relazione è quello di valutare e determinare l incertezza delle misure di Temperatura nel trasferimento della riferibilità negli studi di convalida termica e nei laboratori aziendali: - dai campioni primari aziendali o di 1^ linea (IRTD) certificati SIT-EA oppure certificabili in ambito europeo DKD-EA - ai campioni secondari o di 2^ linea, comunemente detti anche campioni di lavoro (PT 100 e Termocoppie) utilizzati nella taratura, verifica e conferma metrologica delle apparecchiature e dispositivi di misurazione dei processi termici produttivi, o impiegati nel controllo degli studi di convalida termica. PROPAGAZIONE INCERTEZZE 3di 22

4 2. Caratteristiche Campioni 1^ linea I campioni di riferimento che prenderemo in considerazione e abitualmente utilizzati nelle misure nell ambito degli studi di convalida termica sono i cosiddetti termometri con uscita digitale, denominati sonde intelligenti o Smart Probe : - IRTD (Intelligent Resistance Temperature Detector) che hanno le seguenti caratteristiche metrologiche: Resistenza nominale a 0 C : 100 o 200 ohm Campo di misura nominale : -180 / C Campo di misura verificato : - 80 / C e punto a 196 C Indicazione di uscita : C Incertezza specificata : 0,025 C Stabilità annuale specificata : 0,025 C PROPAGAZIONE INCERTEZZE 4di 22

5 3. Taratura Campioni 1^ linea La certificazione dei campioni di 1^ linea può essere eseguita presso: Centri di taratura EA dotati di mezzi adeguati e procedure accreditate, quali: Centro di Taratura SIT (Servizio di Taratura in Italia): con una incertezza di taratura accreditata da 0,01 a 0,05 C. Centro di Taratura DKD (Deutscher Kalibrierdienst) con una incertezza indicata da 0,01 a 0,02 C.???? SIT DKD PROPAGAZIONE INCERTEZZE 5di 22

6 3.1 Tabella di Accreditamento DKD ESEMPIO DI TABELLA DI ACCREDITAMENTO DKD ( ) PROPAGAZIONE INCERTEZZE 6di 22

7 3.2 Tabelle di Accreditamento SIT ESEMPIO DI TABELLA DI ACCREDITAMENTO SIT (FASINT) PROPAGAZIONE INCERTEZZE 7di 22

8 4. Utilizzo Campioni 1^ linea Come influisce l incertezza di taratura sulle misurazioni I campioni di 1^ linea possono essere essenzialmente impiegati nelle due seguenti condizioni: Come mezzo diretto di misura (inusuale): in questo caso l incertezza di taratura è determinante! Come mezzo di trasferimento ai campioni secondari: in questo caso l incertezza non è la sola determinante! PROPAGAZIONE INCERTEZZE 8di 22

9 5. Mezzi di Confronto Il trasferimento della incertezza avviene in fornetti di paragone I mezzi di confronto hanno generalmente le seguenti caratteristiche metrologiche: Uniformità assiale Uniformità radiale Stabilità temperatura : 0,05 C (tipica) : 0,10 C (tipica) : 0,05 C (migliore od uguale) che tengono in considerazione almeno le seguenti caratteristiche tecniche del mezzo di confronto (riferimento alla linea guida sui calibratori a secco EA 10/13): Uniformità assiale tra il fondo e una estrazione pari a 20 mm e 40 mm Uniformità radiale tra il foro di riferimento ed i fori periferici radiali Stabilità della regolazione della temperatura nel periodo di almeno 30 minuti PROPAGAZIONE INCERTEZZE 9di 22

10 5.1 Esempio Fornetti di Taratura PROPAGAZIONE INCERTEZZE 10 di 22

11 6. Incertezza di Trasferimento Come valutare l incertezza di di misura nel trasferimento L incertezza della temperatura di riferimento, con cui si trasferisce, nella catena metrologica composta da: campione di 1^ linea (IRTD) mezzo di confronto (fornetto o bagno) terrà conto sia delle componenti di incertezza di taratura del campione di 1^ linea che ovviamente del mezzo di confronto, mediante la appropriata formula: (in accordo alla Guida Internazionale ISO GUM) PROPAGAZIONE INCERTEZZE 11 di 22

12 7. Formula di Calcolo Incertezza U = 2 ( ) U tar 2 2 Em Er Ea + 3 Componenti di incertezza dovute al campione: U(tar) = Incertezza di taratura del campione di 1^ linea: normalmente fornita nel certificato di taratura a 2 scarti tipo Em = Errore di misura del campione di 1^ linea: normalmente è scelto il valore massimo, positivo o negativo Er = Errore di risoluzione del campione di 1^ linea: praticamente è la risoluzione di misura del campione Componenti di incertezza dovute al mezzo di confronto: Ea = Errore di uniformità assiale del mezzo impiegato: ovvero la massima deviazione rispetto al punto centrale/finale Eb = Errore di uniformità radiale del mezzo impiegato: ovvero la massima deviazione rispetto la posizione di riferimento Es = Errore di stabilità della temperatura del mezzo impiegato: ovvero la massima deviazione in condizioni di stabilità termica Queste ultime 5 componenti essendo espresse come deviazioni massime, contribuiscono come incertezze tipo ai loro rispettivi valori divisi per 3. 2 Eb Es PROPAGAZIONE INCERTEZZE 12 di 22

13 7.1 Esempio di certificato DKD PROPAGAZIONE INCERTEZZE 13 di 22

14 7.2 Esempio di Certificato SIT PROPAGAZIONE INCERTEZZE 14 di 22

15 8. Esempi di Calcolo Incertezza L incertezza di trasferimento dipende dal campione e dal mezzo di confronto!!! Si supponga di aver riscontrato su un Certificato di Taratura SIT o DKD-EA le seguenti informazioni sul campione di 1^ linea: Campo di taratura tipico : - 80 / C Errore massimo di misura : 0,025 C Risoluzione di misura : 0,001 C e di adoperare una catena metrologica di trasferimento con un mezzo di confronto avente le seguenti caratteristiche: Uniformità assiale : 0,05 C Uniformità radiale : 0,10 C Stabilità temperatura : 0,02 C PROPAGAZIONE INCERTEZZE 15 di 22

16 8.1 Catena Metrologica PROPAGAZIONE INCERTEZZE 16 di 22

17 9. Calcolo con Certificato DKD Esempio con Certificato Taratura DKD con incertezza di misura riportata su tabella certificato < 0,012 C Ove per il Centro di Taratura DKD compaiono anche le seguenti incertezze: C : 0,020 C C : 0,010 C C : 0,015 C VARIABILE NOME STIMA DISTRIBUZIONE INCERTEZZA VARIANZA INGRESSO VARIABILE VARIABILE VARIABILE TIPO TIPO U(tar) Inc. taratura max 0,012 normale 0,006 0,0000 Em Err. misura max 0,025 rettangolare 0,014 0,0002 Er Err. risoluzione 0,001 rettangolare 0,001 0,0000 Ea Err. unif. assiale 0,050 rettangolare 0,029 0,0008 Eb Err. unif. radiale 0,100 rettangolare 0,058 0,0033 Es Err. stab.temperat. 0,020 rettangolare 0,012 0,0001 INCERTEZZA TIPO COMPOSTA k=1 ( C) 0,067 INCERTEZZA ESTESA MISURA DELLA TEMPERATURA k=2 ( C) 0,135 PROPAGAZIONE INCERTEZZE 17 di 22

18 10. Calcolo con Certificato SIT Esempio con Certificato Taratura SIT con incertezza estesa di taratura accreditata di 0,05 C Il Centro di Taratura SIT è difatti accreditato con le seguenti incertezze: C : 0,05 C C : 0,05 C C : 0,05 C VARIABILE NOME STIMA DISTRIBUZIONE INCERTEZZA VARIANZA INGRESSO VARIABILE VARIABILE VARIABILE TIPO TIPO U(tar) Inc. taratura max 0,050 normale 0,025 0,0006 Em Err. misura max 0,025 rettangolare 0,014 0,0002 Er Err. risoluzione 0,001 rettangolare 0,001 0,0000 Ea Err. unif. assiale 0,050 rettangolare 0,029 0,0008 Eb Err. unif. radiale 0,100 rettangolare 0,058 0,0033 Es Err. stab.temperat. 0,020 rettangolare 0,012 0,0001 INCERTEZZA TIPO COMPOSTA k=1 ( C) 0,072 INCERTEZZA ESTESA DI MISURA DELLA TEMPERATURA k=2 ( C) 0,143 PROPAGAZIONE INCERTEZZE 18 di 22

19 11. CONSIDERAZIONI FINALI 1 Dalle valutazioni condotte che dire: Sebbene la propagazione dell incertezza di misura con certificazione DKD comporti incertezze migliori rispetto quella SIT: rilevabili nelle ultime righe delle precedenti tabelle (0,135 C < 0,143 C) a lato pratico tali differenze risultano trascurabili: 0,008 C < 0,01 C!!! PROPAGAZIONE INCERTEZZE 19 di 22

20 11. CONSIDERAZIONI FINALI 2 Inoltre in merito alla valutazione si può asserire che: è da notare, che sull intero campo di temperatura normalmente considerato: (-80/+420 C), ovvero nella taratura dei campioni secondari, la differenza di incertezza tra i due trasferimenti di riferibilità di misura decresce ulteriormente proprio per la presenza del mezzo di confronto, che ne degrada l incertezza di trasferimento della temperatura il che rende il trasferimento dell incertezza con certificati SIT o DKD del tutto equipollente!!! PROPAGAZIONE INCERTEZZE 20 di 22

21 11. CONSIDERAZIONI FINALI 3 La reportistica e le modalità di espressione dell incertezza sono equivalenti nel SIT e DKD? Sembra essere di fronte a due metodologie d esposizione dati e accreditamento di tipo diverso! Tralasciando i problemi tecnici e politici che questo comporta, rimane comunque il fatto che i Centri SIT-EA non possono dettagliare informazioni od "incertezze di misura diverse" da quelle accreditate, mentre sembra che in ambito DKD-EA si possano fornire incertezze in forma e tipologia diverse da quelle accreditate: Eppure esiste l accordo di mutuo riconoscimento MLA!!! PROPAGAZIONE INCERTEZZE 21 di 22

22 11. CONSIDERAZIONI FINALI 4 Concludendo sulla reportistica e sulle modalità di espressione dell incertezza si può notare: Che in alcuni contesti è opportuno individuare e confrontare tutti i dati riportati in certificati emessi per la stessa tipologia di strumento segnatamente alla impostazione ed esposizione, infatti sul certificato DKD in posizione diversa compare poi l incertezza estesa: Che se trascurata, può indurre gli utenti non avveduti a possibili errori nella percezione e stima della incertezza di misura delle conferme metrologiche e degli studi di convalida, talvolta con oneri economici di certificazione non giustificabili!!! PROPAGAZIONE INCERTEZZE 22 di 22